坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，包括探測(cè)器，所述探測(cè)器具有：照射光學(xué)系統(tǒng)，用于向工件照射沿著預(yù)定平面的光；攝像設(shè)備，其具有配置在攝像面上的攝像元件，并且用于從與所述預(yù)定平面上的位置不同的位置對(duì)所述工件進(jìn)行攝像；以及控制器，用于控制所述照射光學(xué)系統(tǒng)。所述控制器進(jìn)行以下操作：判斷攝像面上的攝像區(qū)域中所配置的攝像元件是否檢測(cè)到由于來(lái)自所述照射光學(xué)系統(tǒng)的光而入射到所述工件上的入射光；在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件檢測(cè)到所述入射光的情況下，使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的光點(diǎn)亮；以及在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件沒(méi)有檢測(cè)到所述入射光的情況下，使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的光按預(yù)定周期閃爍。
【專利說(shuō)明】坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過(guò)向被測(cè)物體照射光并拍攝其圖像來(lái)測(cè)量該被測(cè)物體的形狀的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，已知如下的形狀測(cè)量設(shè)備:通過(guò)利用探測(cè)器掃描被測(cè)物體(以下稱為“工件”)的表面并獲取該工件的各部位的例如位置坐標(biāo)，來(lái)測(cè)量該工件的表面形狀。這種形狀測(cè)量設(shè)備的已知示例包括用于測(cè)量工件的位置坐標(biāo)并且包含與工件的表面相接觸的測(cè)量器(觸針)的形狀測(cè)量設(shè)備、以及在無(wú)需接觸工件的表面的測(cè)量器(觸針)的情況下利用光學(xué)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的非接觸型形狀測(cè)量設(shè)備。
[0003]這種非接觸型表面形狀測(cè)量設(shè)備包括照射光學(xué)系統(tǒng)和非接觸型探測(cè)器，其中該照射光學(xué)系統(tǒng)從預(yù)定照射方向向工件照射沿著預(yù)定平面的光，以及該非接觸型探測(cè)器由用于拍攝入射到工件的表面上的光的形狀的圖像的攝像設(shè)備構(gòu)成。該照射光學(xué)系統(tǒng)包括:光源，用于向著工件照射具有直線形狀的激光(點(diǎn)激光)；以及照射光調(diào)整器，用于將光源所照射的激光調(diào)整成平面形狀(片狀形狀)。根據(jù)該照射光學(xué)系統(tǒng)，向著工件表面照射沿著預(yù)定平面的照射光(還稱為線激光、激光片、激光燈片等)，并且與該工件的形狀相對(duì)應(yīng)的入射光(即，具有工件的輪廓形狀的光)入射到照射光和工件表面相交的位置處。攝像設(shè)備從與光源的照射方向不同的預(yù)定攝像方向來(lái)拍攝工件(入射到表面上的入射光)的圖像。
[0004]利用上述結(jié)構(gòu)，可以基于照射光學(xué)系統(tǒng)的照射方向、攝像設(shè)備的攝像方向、照射光學(xué)系統(tǒng)和攝像設(shè)備之間的距離、以及所拍攝圖像，使用三角測(cè)量法來(lái)計(jì)算入射到工件表面上的光(即，工件的輪廓形狀的空間坐標(biāo))。
[0005]在這種非接觸型表面形狀測(cè)量設(shè)備中，如上所述，攝像方向和照射光學(xué)系統(tǒng)的照射方向不同。因此，例如在探測(cè)器和工件之間的距離變得過(guò)小或過(guò)大的情況下，入射到工件表面上的光沒(méi)有照射在攝像設(shè)備的攝像區(qū)域內(nèi)并且無(wú)法進(jìn)行攝像?？梢栽陲@示器上確認(rèn)探測(cè)器和工件之間的距離是否適當(dāng)；然而，在這種情況下，操作員必須從視覺(jué)上識(shí)別顯示器和試樣臺(tái)這兩者，由此導(dǎo)致可操作性下降。
[0006]傳統(tǒng)上，為了解決該問(wèn)題，除探測(cè)器以外，還設(shè)置了照射具有與激光的波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的指示光的指示光照射器，并且在激光在能夠進(jìn)行測(cè)量的范圍外的情況下，使指示光照射器點(diǎn)亮并向工件照射指示光，由此使得能夠確認(rèn)激光是否位于能夠進(jìn)行工件的測(cè)量的范圍內(nèi)(日本特開(kāi)2012-127805)。
[0007]然而，在日本特開(kāi)2012-127805所述的方法中，為了確認(rèn)激光是否位于工件的攝像區(qū)域內(nèi)，必須單獨(dú)設(shè)置波長(zhǎng)與激光的波長(zhǎng)不同的指示光照射器，這可能導(dǎo)致設(shè)備的制造成本增加。另外，使指示光照射器與激光分開(kāi)點(diǎn)亮，因此增加了電力消耗，這可能導(dǎo)致由于照明光照射器所產(chǎn)生的熱而引起的熱漂移或故障。即使在安裝有冷卻扇的情況下，由于該冷卻扇所引起的振動(dòng)也可能傳遞至探測(cè)器，因而測(cè)量精度可能下降。此外，在這種情況下，必須設(shè)置氣孔從而使測(cè)量用探測(cè)器冷卻，并且這也與耐環(huán)境性的下降有關(guān)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于以上，本發(fā)明尋求提供成本低且可操作性和耐環(huán)境性優(yōu)良的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的方面的一種坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其具有非接觸型的探測(cè)器，非接觸型的所述探測(cè)器包括:照射光學(xué)系統(tǒng)，用于向工件照射沿著預(yù)定平面的光；攝像設(shè)備，其具有配置在攝像面上的多個(gè)攝像元件，并且用于從與所述預(yù)定平面上的位置不同的位置對(duì)所述工件進(jìn)行攝像；以及控制器，用于響應(yīng)于所述攝像設(shè)備的輸出信號(hào)來(lái)控制所述照射光學(xué)系統(tǒng)。所述控制器被配置為判斷所述攝像面上的預(yù)定的攝像區(qū)域中所配置的攝像元件是否檢測(cè)到由于來(lái)自所述照射光學(xué)系統(tǒng)的照射光而入射到所述工件的表面上的入射光，在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件檢測(cè)到所述入射光的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光點(diǎn)亮，以及在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件沒(méi)有檢測(cè)到所述入射光的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光按預(yù)定周期進(jìn)行閃爍。
[0010]另外，所述控制器還被配置為在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中存在光接收量大于閾值(是指用以判斷利用攝像元件的光接收的最小光接收量，并且以下在本說(shuō)明書(shū)中同樣如此)的攝像元件的情況下，可以判斷為所述攝像區(qū)域中所配置的攝像元件檢測(cè)到所述入射光，以及所述控制器還被配置為在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中不存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，可以判斷為所述攝像區(qū)域中所配置的攝像元件沒(méi)有檢測(cè)到所述入射光。
[0011]具體地，在根據(jù)本發(fā)明的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中，在攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件檢測(cè)到入射光的情況下，使從照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的光點(diǎn)亮，并且在攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件沒(méi)有檢測(cè)到入射光的情況下，從照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的光按預(yù)定周期閃爍。因此，在探測(cè)器和工件之間的距離在預(yù)定距離范圍外、并且不再在攝像設(shè)備的光接收面的攝像區(qū)域中所配置的攝像元件上對(duì)入射光進(jìn)行攝像的情況下，使從照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的光閃爍。因此，可以提供如下的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中該坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備具有優(yōu)良的可操作性，并且使得操作員能夠僅通過(guò)查看探測(cè)器和工件來(lái)確認(rèn)探測(cè)器和工件之間的距離是否適當(dāng)。在攝像設(shè)備的光接收面上的攝像區(qū)域中所配置的攝像元件上的光接收量為閾值以下的情況下，無(wú)法測(cè)量工件的形狀，因此即使在使從照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的光閃爍的情況下，也不會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響。
[0012]另外，利用本發(fā)明，無(wú)需向探測(cè)器設(shè)置指示光照射器，因此可以抑制上述各種發(fā)熱問(wèn)題，并且還可以通過(guò)減少組件的數(shù)量來(lái)使探測(cè)器小型化和低成本化。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的另一方面的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中，所述控制器還被配置為根據(jù)在預(yù)定的監(jiān)視區(qū)域中檢測(cè)到所述入射光的攝像元件的位置，檢測(cè)所述探測(cè)器和所述工件之間的距離，其中所述監(jiān)視區(qū)域比所述攝像面上的預(yù)定的所述攝像區(qū)域?qū)?，以及在所述攝像區(qū)域中所配置的攝像元件沒(méi)有檢測(cè)到所述入射光的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光按與所檢測(cè)到的距離相對(duì)應(yīng)的周期進(jìn)行閃爍。在根據(jù)這種方面的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中，利用監(jiān)視區(qū)域中的攝像元件來(lái)檢測(cè)探測(cè)器和工件之間的距離，因此可以更加良好地調(diào)整探測(cè)器和工件之間的距離。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，所述坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備能夠在第一選擇操作模式和第二選擇操作模式下進(jìn)行工作，所述控制器還被配置為檢測(cè)所述攝像區(qū)域中所配置的各攝像元件的光接收量，在所述第一選擇操作模式中，在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光點(diǎn)亮，并且在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中不存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光按預(yù)定周期進(jìn)行閃爍，以及在所述第二選擇操作模式中，在所述攝像區(qū)域中的各攝像元件接收光時(shí)，在存在光接收量飽和的攝像元件的情況下，所述控制器減少下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度，并且在不存在光接收量飽和的攝像元件的情況下，所述控制器增加下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度，以及進(jìn)一步，在所述攝像元件接收光時(shí)，在從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度達(dá)到最大強(qiáng)度、并且光接收量為閾值以下的情況下，所述控制器將下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度設(shè)置為最小強(qiáng)度。
[0015]在根據(jù)這種方面的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中，所述第一操作模式還可以是手動(dòng)操作所述探測(cè)器以執(zhí)行所述測(cè)量的手動(dòng)操作測(cè)量模式，而所述第二操作模式還可以是自動(dòng)操作所述探測(cè)器以執(zhí)行所述測(cè)量的自動(dòng)操作測(cè)量模式。例如在通過(guò)CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)值控制)操作來(lái)驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的情況下，可以首先針對(duì)該坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行教導(dǎo)，然后該坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備可以自動(dòng)進(jìn)行工作。這里，在進(jìn)行教導(dǎo)的情況下，操作員必須從視覺(jué)上識(shí)別探測(cè)器和工件，并且可以通過(guò)采用第一操作模式來(lái)容易地進(jìn)行教導(dǎo)。另一方面，在通過(guò)CNC操作來(lái)驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的情況下，響應(yīng)于教導(dǎo)的結(jié)果來(lái)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)探測(cè)器，因此操作員無(wú)需從視覺(jué)上詳盡地識(shí)別探測(cè)器和工件之間的距離。此外，通過(guò)在這種情況下采用第二操作模式并且自動(dòng)調(diào)整從照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的光的光強(qiáng)度，可以進(jìn)行良好的測(cè)量。另外，例如，在上述的教導(dǎo)或操作員對(duì)探測(cè)器的操作期間，還可以在第一操作模式和第二操作模式之間進(jìn)行切換。
[0016]此外，本發(fā)明例如還可以使用軟件或固件以低成本來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且同樣可應(yīng)用于現(xiàn)有的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。例如，在利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明、并且設(shè)置到現(xiàn)有設(shè)備的指示光照射器被配置為利用軟件來(lái)熄滅的情況下，即使使用現(xiàn)有設(shè)備，也可以在提高可操作性的同時(shí)避免上述由于熱所引起的問(wèn)題。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，可以提供成本低且可操作性和耐環(huán)境性優(yōu)良的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]在以下的詳細(xì)說(shuō)明中，通過(guò)本發(fā)明的典型實(shí)施例的非限制性示例的方式參考所述的多個(gè)附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，其中在附圖的幾個(gè)視圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相似的部件，并且其中:
[0019]圖1是構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的系統(tǒng)的整體圖；
[0020]圖2示出坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中的光學(xué)探測(cè)器的結(jié)構(gòu)；
[0021]圖3A和3B是示出坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)探測(cè)器和使用該光學(xué)探測(cè)器所照射的光的示意圖；
[0022]圖4是示出坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的照射光學(xué)系統(tǒng)和攝像設(shè)備的光學(xué)探測(cè)器內(nèi)的配置的示意圖；
[0023]圖5是坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的CMOS圖像傳感器的模式圖；
[0024]圖6是示出CMOS圖像傳感器的攝像區(qū)域和監(jiān)視區(qū)域的模式圖；
[0025]圖7是示出坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)探測(cè)器的控制系統(tǒng)的框圖；
[0026]圖8是說(shuō)明坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的操作的流程圖；
[0027]圖9是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的操作的流程圖；
[0028]圖10是示出坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的操作的模式圖；
[0029]圖11是說(shuō)明坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的操作的流程圖；
[0030]圖12是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的操作的流程圖；以及
[0031]圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的照射光學(xué)系統(tǒng)和攝像設(shè)備的光學(xué)探測(cè)器內(nèi)的配置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]這里所示的細(xì)節(jié)是舉例，是僅用于例示性地論述本發(fā)明的實(shí)施例的目的，并且是為了提供被認(rèn)為是針對(duì)本發(fā)明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的說(shuō)明而呈現(xiàn)的。在這方面，沒(méi)有嘗試以比本發(fā)明的基本理解所需的細(xì)節(jié)更詳細(xì)的方式示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，其中利用附圖所進(jìn)行的說(shuō)明使本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)地明白在實(shí)踐中可以如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各形式。
[0033]第一實(shí)施例
[0034]以下將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。圖1是構(gòu)成根據(jù)第一實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的系統(tǒng)的整體圖。該坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備通過(guò)設(shè)置根據(jù)本實(shí)施例的非接觸型光學(xué)探測(cè)器17作為坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備I的測(cè)量探測(cè)器來(lái)構(gòu)成。該坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備由以下構(gòu)成:驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備2，用于控制坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備I的驅(qū)動(dòng)，并且還從坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備I獲取所需的測(cè)量坐標(biāo)值；操作面板3，用于經(jīng)由驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備2來(lái)手動(dòng)操作坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備I ;以及主機(jī)系統(tǒng)4，用于編譯/執(zhí)行給出驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備2所進(jìn)行的測(cè)量過(guò)程的指令的零件程序，其中該主機(jī)系統(tǒng)4還進(jìn)行用于將幾何形狀擬合為經(jīng)由驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備所獲取到的測(cè)量坐標(biāo)值的計(jì)算并且記錄并發(fā)送零件程序。
[0035]坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備I按照如下所述進(jìn)行配置。將工作臺(tái)11放置在防振臺(tái)10上，以使得(作為基面的)工作臺(tái)11的上表面與水平面對(duì)齊，并且利用相對(duì)于工作臺(tái)11的兩個(gè)側(cè)端直立設(shè)置的臂支撐構(gòu)件12a和12b的上端來(lái)支撐X軸引導(dǎo)件13。臂支撐構(gòu)件12a的下端由Y軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14在Y軸方向上驅(qū)動(dòng)，并且臂支撐構(gòu)件12b的下端由空氣軸承支撐，從而能夠在工作臺(tái)11的上方在Y軸方向上移位。X軸引導(dǎo)件13在X軸方向上驅(qū)動(dòng)在垂直方向上延伸的Z軸引導(dǎo)件15。向Z軸引導(dǎo)件15設(shè)置Z軸臂16從而能夠沿著Z軸引導(dǎo)件15驅(qū)動(dòng)Z軸臂16，并且將非接觸型光學(xué)探測(cè)器17安裝在Z軸臂16的下端。此外，光學(xué)探測(cè)器17能夠在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能夠在與水平面垂直的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0036]圖2是示出根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中的光學(xué)探測(cè)器17的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是該光學(xué)探測(cè)器17的立體圖。光學(xué)探測(cè)器17包括:殼體171 ;照射光學(xué)系統(tǒng)172，其配置在殼體171內(nèi)；攝像設(shè)備173，用于拍攝工件的圖像；以及控制電路174，用于響應(yīng)于攝像設(shè)備173的輸出來(lái)調(diào)整照射光學(xué)系統(tǒng)172所照射的光量。
[0037]照射光學(xué)系統(tǒng)172向著工件5照射光，其中該光是沿著預(yù)定平面(照射面)S3所照射的。照射光學(xué)系統(tǒng)172包括激光光源1721和擴(kuò)束器1723。從激光光源1721所照射的激光是由擴(kuò)束器1723在與紙面正交的方向上進(jìn)行擴(kuò)展的、沿著預(yù)定平面S3所照射的光。擴(kuò)束器1723例如是棒狀透鏡或柱面透鏡。此外，在本說(shuō)明書(shū)中稱為“照射光”的情況下，這種指代是指已從照射光學(xué)系統(tǒng)172照射的并且尚未到達(dá)工件5的表面的光。此外，在本實(shí)施例中，使柱面透鏡等與點(diǎn)光源配對(duì)以生成沿著預(yù)定平面照射的光。然而，例如，還可以使用諸如通過(guò)使LED排成直線形狀并且使這些LED與磨砂光學(xué)系統(tǒng)配對(duì)來(lái)創(chuàng)建具有直線形狀的光等的其它方法。
[0038]入射到工件5的表面上的光分別沿著由預(yù)定平面S3和工件5的表面相交的一組點(diǎn)構(gòu)成的直線或曲線呈直線狀或曲線狀擴(kuò)展。換句話說(shuō)，光入射到利用預(yù)定平面S3切開(kāi)工件5的截面的輪廓中。在本說(shuō)明書(shū)中稱為“入射光”的情況下，這種指代是指照射光已到達(dá)工件5的表面并被該表面反射、并且具有能夠進(jìn)行攝像的線狀的光。
[0039]攝像設(shè)備173包括:光學(xué)系統(tǒng)1731，其具有入射光的波長(zhǎng)所穿過(guò)的帶通濾波器1731a和透鏡1731b ;以及CMOS圖像傳感器1732，用于經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)1731來(lái)拍攝工件5的圖像。攝像設(shè)備173從與照射面S3不同的位置拍攝工件5的圖像。具體地，利用攝像設(shè)備173從預(yù)定角度接收入射到工件5的表面上并且沿著工件5的表面的形狀被反射的入射光。此外，帶通濾波器1731a在遮擋除入射光以外的噪聲光、僅使入射光透過(guò)并且提高測(cè)量精度方面是有效的。然而，帶通濾波器1731a不是必須的并且還可以省略。
[0040]圖3A和3B示出使用光學(xué)探測(cè)器17所照射的光以及入射光。如圖3A所示，在入射光L從照射光學(xué)系統(tǒng)172入射到工件5上的情況下，該入射光沿著工件5的不均勻表面形狀而變形，并且區(qū)分出利用照射面S3切開(kāi)工件5時(shí)的輪廓。如圖3B所示，攝像設(shè)備173在與預(yù)定照射面S3不同的位置處拍攝工件5的圖像，并且獲得如從該位置所觀看到的入射光L的圖像作為。
[0041]圖4是示出照射光學(xué)系統(tǒng)172和攝像設(shè)備173的光學(xué)探測(cè)器17內(nèi)的配置的示意圖。在圖4中，省略了帶通濾波器1731a。
[0042]在根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)探測(cè)器17中，使用Scheimpflug(沙姆)定律。如圖4所示，包括CMOS圖像傳感器1732的攝像面的平面(以下稱為“攝像面SI”)、包括透鏡1731b的主點(diǎn)的主平面S2、以及向工件5所照射的光的照射面S3在位于點(diǎn)P且與紙面正交的一條線處相交。利用這種配置，CMOS圖像傳感器1732的攝像面SI整體相對(duì)于照射面S3聚焦。這里，照射光學(xué)系統(tǒng)172和攝像設(shè)備173之間的距離是已知的，并且攝像面SI和照射面S3之間的角度也是已知的。此外，參考接收工件5的表面上發(fā)生反射的入射光的攝像元件的位置來(lái)定義照射光學(xué)系統(tǒng)172和入射光所照射的工件5的表面的位置之間的距離。因此，可以參考照射光學(xué)系統(tǒng)172和攝像設(shè)備173之間的距離、攝像面SI和照射面S3之間的角度、以及照射光學(xué)系統(tǒng)172和入射光所照射的工件5的表面的位置之間的距離，來(lái)計(jì)算光學(xué)探測(cè)器17和入射光所照射的工件5的部位之間的位置關(guān)系。此外，例如，利用安裝在X軸引導(dǎo)件13、Y軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14和Z軸引導(dǎo)件15內(nèi)的編碼器等來(lái)定義光學(xué)探測(cè)器17和工作臺(tái)11之間的位置關(guān)系。因此，可以計(jì)算出在工作臺(tái)11上并且被入射光所照射的工件5的部位的位置。
[0043]圖5是根據(jù)本實(shí)施例的CMOS圖像傳感器1732的模式圖。CMOS圖像傳感器1732包括呈矩陣配置在光接收面上的多個(gè)攝像元件(CMOS單元)。在本實(shí)施例中，CMOS圖像傳感器1732在照射光擴(kuò)散的方向(圖4中的照射面S3和攝像面SI之間的交線的延伸方向)上例如具有1024個(gè)攝像元件，并且在與該方向正交的方向上例如具有1280個(gè)攝像元件。此夕卜，CMOS圖像傳感器1732用作卷簾式快門(mén)。該卷簾式快門(mén)是如下方法:僅配置在一個(gè)或多個(gè)行(或列)中的攝像元件同時(shí)接收光，并且行單位(或列單位)的光接收在列方向(或行方向)上順次進(jìn)行。例如，在圖5中，配置在第一列中的攝像元件(利用粗框突出顯示的攝像元件)的光接收同時(shí)發(fā)生。在光接收操作完成的情況下，針對(duì)第二列和第三列順次進(jìn)行光接收。
[0044]圖6是示出CMOS圖像傳感器1732的攝像區(qū)域321和監(jiān)視區(qū)域322的模式圖。在根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中，將主要用于拍攝工件5的圖像的CMOS圖像傳感器1732的預(yù)定區(qū)域視為攝像區(qū)域321，將(包括攝像區(qū)域321的)CMOS圖像傳感器1732的整體區(qū)域視為監(jiān)視區(qū)域322，并且在進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量的情況下，僅使用攝像區(qū)域321中所配置的攝像元件來(lái)進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量。由此，可以提高CMOS圖像傳感器1732的幀頻。此外，攝像區(qū)域321和監(jiān)視區(qū)域322是CMOS圖像傳感器1732的攝像面上的區(qū)域。
[0045]圖7是示出根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)探測(cè)器17的控制系統(tǒng)的框圖。控制電路174包括CPU1741、連接至CPU1741的程序存儲(chǔ)器1742、工件存儲(chǔ)器1743和多值圖像存儲(chǔ)器1744。將CMOS圖像傳感器1732所獲得的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在多值圖像存儲(chǔ)器1744中。CPU1741參考多值圖像存儲(chǔ)器1744中所存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)并且經(jīng)由強(qiáng)度控制器1724來(lái)調(diào)整照射光學(xué)系統(tǒng)172的光強(qiáng)度。
[0046]接著，說(shuō)明具有上述結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的操作。如圖4所示，在本實(shí)施例中，攝像設(shè)備173配置在與照射面S3不同的位置處。因此，向著工件5表面的部位所照射的光的方向不同于被工件5表面的該部位所反射的入射光的一部分的向著攝像設(shè)備173的方向。因此，例如在光學(xué)探測(cè)器17和工件5之間的距離變得過(guò)小或過(guò)大的情況下，照射到工件5的表面上的入射光落在攝像設(shè)備173的攝像區(qū)域外并且無(wú)法進(jìn)行攝像。在主機(jī)系統(tǒng)4的顯示器上確認(rèn)在攝像設(shè)備173的攝像區(qū)域321內(nèi)是否接收到入射光的情況下，操作員必須從視覺(jué)上識(shí)別顯示器和在工作臺(tái)11上的工件5這兩者，這導(dǎo)致可操作性下降。
[0047]圖8是說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的操作的流程圖。在本實(shí)施例中，入射光的閃爍狀態(tài)可以表示在攝像設(shè)備173的攝像區(qū)域321內(nèi)是否正接收入射光。具體地，根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備確認(rèn)在測(cè)量期間是否正向工件5進(jìn)行照射光的照射、并且在攝像區(qū)域321內(nèi)是否正拍攝CMOS圖像傳感器1732的攝像面中的入射光(例如，確認(rèn)攝像區(qū)域321內(nèi)所配置的攝像元件的光接收量是否大于閾值)(步驟S101)。在攝像區(qū)域321內(nèi)所配置的攝像元件中存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，使從照射光學(xué)系統(tǒng)172所照射的光點(diǎn)亮(步驟S102)。在攝像區(qū)域321內(nèi)所配置的攝像元件中不存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，從照射光學(xué)系統(tǒng)172所照射的光以操作員能夠從視覺(jué)上識(shí)別的強(qiáng)度(例如，接近O的強(qiáng)度和預(yù)定強(qiáng)度)按預(yù)定周期閃爍(步驟S103)。此外，在步驟SlOl中，參考光接收量大于閾值的攝像元件相對(duì)于攝像區(qū)域321內(nèi)的攝像元件的總數(shù)的比例來(lái)進(jìn)行判斷。
[0048]在具有這種結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，在光學(xué)探測(cè)器17和工件5之間的距離處于攝像設(shè)備173可以對(duì)入射到工件5表面上的光進(jìn)行攝像的距離范圍內(nèi)的情況下，使入射光點(diǎn)亮，并且在光學(xué)探測(cè)器17和工件5之間的距離超過(guò)該范圍的情況下，使入射光閃爍。因此，可以提供如下的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中該坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備具有優(yōu)良的可操作性，并且使得操作員能夠僅通過(guò)從視覺(jué)上識(shí)別照射到工件5表面上的入射光的狀態(tài)來(lái)確認(rèn)光學(xué)探測(cè)器17和工件5之間的距離是否適當(dāng)。在光學(xué)探測(cè)器17和工件5之間的距離不適當(dāng)?shù)那闆r下，無(wú)法測(cè)量工件5的形狀，因此即使在此時(shí)使從照射光學(xué)系統(tǒng)172正照射的光閃爍的情況下，也不會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響。
[0049]在上述，“點(diǎn)亮”是指從操作員的角度而言照射光和入射光這兩者連續(xù)發(fā)光的狀態(tài)，而“閃爍”是指從操作員的角度而言可識(shí)別為閃爍的狀態(tài)。因此，例如即使在通過(guò)PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制來(lái)控制照射光學(xué)系統(tǒng)172的情況下，在從操作員的角度判斷為正連續(xù)發(fā)光的情況下，這也被視為“點(diǎn)亮”而不是“閃爍”。
[0050]另外，利用本發(fā)明，無(wú)需向光學(xué)探測(cè)器17設(shè)置激光指示器或其它照明源，因此可以抑制上述的各種發(fā)熱問(wèn)題，此外可以通過(guò)減少組件的數(shù)量來(lái)使光學(xué)探測(cè)器17小型化和低成本化。此外，由于在無(wú)法進(jìn)行測(cè)量的情形下照射光學(xué)系統(tǒng)閃爍，因此還可以抑制電力消耗。
[0051]此外，根據(jù)本實(shí)施例的方法例如可以使用軟件或固件以低成本來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且同樣可以應(yīng)用于現(xiàn)有的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。例如，在利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明、并且設(shè)置到現(xiàn)有設(shè)備的指示光照射器被配置為利用軟件來(lái)熄滅的情況下，即使使用現(xiàn)有設(shè)備，也可以在提高可操作性的同時(shí)避免上述由于熱所引起的問(wèn)題。
[0052]第二實(shí)施例
[0053]以下參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。圖9是說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量方法的流程圖。根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量方法的不同之處在于:首先進(jìn)行操作模式選擇處理(步驟SI)，響應(yīng)于該選擇操作來(lái)選擇第一操作模式(步驟S2)或第二操作模式(步驟S3)，并且調(diào)整照射光學(xué)系統(tǒng)172的光強(qiáng)度。第一操作模式例如是手動(dòng)操作探測(cè)器以執(zhí)行測(cè)量的手動(dòng)操作測(cè)量模式，而第二操作模式例如是自動(dòng)操作探測(cè)器以執(zhí)行測(cè)量的自動(dòng)操作測(cè)量模式。在第一操作模式中，如參考圖8所述進(jìn)行照射光的強(qiáng)度的調(diào)整。
[0054]接著，說(shuō)明第二操作模式。圖10是示出第二操作模式的模式圖。圖10的上部示出攝像設(shè)備173所拍攝到的圖像，而圖10的下部示出照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出與CMOS圖像傳感器1732的一幀的攝像周期中的時(shí)間之間的關(guān)系。圖10的上部和下部彼此相對(duì)應(yīng)，并且上部中的一列的圖像表示在下部所示的時(shí)刻處、使用下部所示的照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出來(lái)拍攝圖像。
[0055]在使用三角測(cè)量法的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中，在例如反射率根據(jù)工件5的表面上的位置而不同的情況下，光接收量的波動(dòng)可能導(dǎo)致各種問(wèn)題。例如，在工件5表面的一部分的反射率極高的情況下，入射到CMOS圖像傳感器1732上的來(lái)自工件5的表面的入射光的強(qiáng)度可能超過(guò)能夠進(jìn)行最佳攝像的最大光強(qiáng)度，這樣導(dǎo)致發(fā)生飽和并且測(cè)量精度劣化。此外，在工件5表面的一部分的反射率極低的情況下，入射到CMOS圖像傳感器1732上的入射光的光接收量可能沒(méi)有達(dá)到閾值并且可能無(wú)法進(jìn)行光接收。然而，在第二操作模式中，如圖10的右側(cè)部分所示，控制電路174響應(yīng)于CMOS圖像傳感器1732中的光接收量來(lái)調(diào)整照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出。因此，解決了上述由于光接收量的波動(dòng)而產(chǎn)生的各種問(wèn)題。
[0056]此外，在使用三角測(cè)量法的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中，例如在工件5的表面上具有預(yù)定以上的不均勻的情況下，入射光的一部分可能從未入射到CMOS圖像傳感器1732上并且可能無(wú)法進(jìn)行該部分的光接收。在這種情況下，存在如下風(fēng)險(xiǎn):控制電路174可能判斷為由于照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出不足而沒(méi)有進(jìn)行光接收，使照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出增加為最大值，并且維持這種狀態(tài)，由此可能導(dǎo)致光源劣化和電力消耗增加。然而，在第二操作模式中，在與照射光學(xué)系統(tǒng)172輸出為最大無(wú)關(guān)地、沒(méi)有進(jìn)行利用CMOS圖像傳感器1732的光接收的情況下，如圖10的左側(cè)部分(上部的沒(méi)有反射光的圖像的一側(cè)以及下部的激光輸出為“O”的一側(cè))所示，將照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出設(shè)置為最小值，由此實(shí)現(xiàn)光源的長(zhǎng)壽命化和低電力消耗化。
[0057]圖11是說(shuō)明這些操作模式的流程圖。在第二操作模式中，首先對(duì)CMOS圖像傳感器1732的一列(或一行)進(jìn)行光接收并且獲得一維圖像數(shù)據(jù)(S201)，然后確認(rèn)任何攝像元件是否經(jīng)歷飽和(S202)。在攝像元件經(jīng)歷飽和的情況下，減少照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出(S203)。在步驟S202中沒(méi)有檢測(cè)到飽和的情況下，確認(rèn)照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出(S205)，并且在照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出既不是最大輸出也不是最小輸出的情況下，增加下一掃描期間該位置處的照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出(S204)。在照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出是最大輸出的情況下，進(jìn)一步確認(rèn)CMOS圖像傳感器1732的光接收量是否等于或小于閾值(S206)。這里，可以將能夠進(jìn)行測(cè)量的最小光接收量設(shè)置為閾值。在CMOS圖像傳感器1732的光接收量等于或小于閾值的情況下，將下一掃描期間該位置處的照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出設(shè)置為最小輸出(S207)，并且在CMOS圖像傳感器1732的光接收量不等于或小于閾值的情況下，照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出保持處于最大輸出。以上處理使得能夠在測(cè)量工件5的非檢測(cè)部的情況下將照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出設(shè)置為最小值，可以抑制發(fā)熱，可以降低電力消耗，并且可以延長(zhǎng)光源的壽命。此外，在步驟S205中照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出處于最小輸出的情況下，將下一掃描期間該位置處的照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出設(shè)置為最大輸出(S208)。
[0058]對(duì)圖5所示的CMOS圖像傳感器1732的各列順次進(jìn)行上述操作。此外，在第二操作模式中同樣可以使用主要配置在攝像區(qū)域321中的攝像元件，但還可以使用監(jiān)視區(qū)域322中所配置的攝像元件。
[0059]此外，如上所述，非檢測(cè)部中的照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出可以針對(duì)各掃描在最大值和最小值之間循環(huán)；然而，例如在利用照射光學(xué)系統(tǒng)172的最小輸出進(jìn)行η次掃描(其中，η是整數(shù))的情況下，可以將輸出切換為最大值。另外，從照射光學(xué)系統(tǒng)172的最小輸出值的切換可以將輸出切換為最小值和最大值之間的中間值，而不是設(shè)置為最大值。
[0060]此外，還可以提前輸入例如CAD數(shù)據(jù)，由此可以定義測(cè)量開(kāi)始位置和測(cè)量結(jié)束位置。在這種情況下，可以將CAD數(shù)據(jù)提前輸入至主機(jī)系統(tǒng)4并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制電路2而存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器1742中。還可以調(diào)用提前存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器1742中的設(shè)置。
[0061]根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備能夠通過(guò)第一操作模式和第二操作模式來(lái)進(jìn)行選擇操作。因此，例如在通過(guò)CNC操作來(lái)驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的情況下，首先可以對(duì)坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行教導(dǎo)，然后該坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備可以自動(dòng)進(jìn)行工作。這里，在進(jìn)行教導(dǎo)的情況下，操作員必須從視覺(jué)上識(shí)別光學(xué)探測(cè)器17和工件5 ;然而，通過(guò)采用第一操作模式，無(wú)需查看主機(jī)系統(tǒng)4的顯示器。因此，操作員僅需查看光學(xué)探測(cè)器17和工件5，并且可以容易地進(jìn)行教導(dǎo)。另一方面，在通過(guò)CNC操作來(lái)驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的情況下，響應(yīng)于教導(dǎo)的結(jié)果來(lái)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)光學(xué)探測(cè)器17，因此操作員無(wú)需詳盡地查看光學(xué)探測(cè)器17或工件5。此外，通過(guò)在這種情況下自動(dòng)調(diào)整照射光的光強(qiáng)度，可以進(jìn)行良好的測(cè)量。另外，例如，在上述的教導(dǎo)或操作員對(duì)光學(xué)探測(cè)器17的操作期間，還可以切換并選擇性地使用第一操作模式和第二操作模式。
[0062]第三實(shí)施例
[0063]以下參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備是以與根據(jù)第一實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備基本相同的方式構(gòu)成的。然而，用于調(diào)整照射光學(xué)系統(tǒng)172的光強(qiáng)度的方法不同。
[0064]圖12是說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的流程圖。在本實(shí)施例中，在測(cè)量期間向工件5進(jìn)行照射光的照射，并且確認(rèn)在攝像區(qū)域321內(nèi)所配置的攝像元件中是否接收到入射光(步驟S301);在接收到入射光的情況下，將攝像設(shè)備173設(shè)置為測(cè)量模式(步驟S302);并且將正從照射光學(xué)系統(tǒng)172照射的入射光設(shè)置為點(diǎn)亮狀態(tài)(步驟S303)。此外，在測(cè)量模式中，將攝像設(shè)備173的ROI (關(guān)注區(qū)域、即從圖像傳感器讀取圖像的區(qū)域)的大小限制為攝像區(qū)域321，并且將幀頻設(shè)置為高速。
[0065]在攝像區(qū)域321內(nèi)所配置的攝像元件中沒(méi)有接收到入射光的情況下，將攝像設(shè)備173設(shè)置為監(jiān)視模式(步驟S304)。在該監(jiān)視模式中，將攝像設(shè)備173的ROI的大小設(shè)置為最大(監(jiān)視區(qū)域322)，并且將幀頻設(shè)置得與測(cè)量模式中的幀頻相比變低。
[0066]接著，確認(rèn)在監(jiān)視區(qū)域322中所配置的攝像元件中是否接收到入射光(步驟S305)，并且在監(jiān)視區(qū)域322中所配置的任意攝像元件中接收到入射光的情況下，將入射光設(shè)置為按與攝像區(qū)域321和接收到入射光的攝像元件之間的距離(攝像設(shè)備173的光接收面上的距離)相對(duì)應(yīng)的周期進(jìn)行閃爍的閃爍狀態(tài)(步驟S306)。例如，隨著入射光接近攝像區(qū)域321，可以使閃爍的周期變短，并且隨著接收入射光的攝像元件移動(dòng)得遠(yuǎn)離攝像區(qū)域321，可以使閃爍的周期變長(zhǎng)。相反情況也是可以的，并且可以定義操作員能夠從視覺(jué)上識(shí)別的各種模式。
[0067]在監(jiān)視區(qū)域322中也沒(méi)有接收到入射光的情況下，使從照射光學(xué)系統(tǒng)172所照射的入射光按固定周期閃爍(步驟S307)。
[0068]具體地，在根據(jù)本實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中，根據(jù)攝像區(qū)域321和接收入射光的攝像元件之間在攝像面上的距離來(lái)調(diào)整入射光的閃爍的周期。因此，響應(yīng)于入射光的閃爍的周期，操作員變得能夠容易地調(diào)整光學(xué)探測(cè)器17和工件5之間的距離。
[0069]此外，在上述攝像區(qū)域321中接收到入射光的情況下，以高幀頻進(jìn)行利用CMOS的攝像，由此使得能夠進(jìn)行有利的測(cè)量。另外，通常，在測(cè)量時(shí)不使用攝像區(qū)域321外的攝像元件的情況下，在攝像區(qū)域321中沒(méi)有接收到入射光，并且在監(jiān)視區(qū)域322中接收到入射光的情況下，即使幀頻降低也不會(huì)影響測(cè)量。
[0070]第四實(shí)施例
[0071]以下說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。在根據(jù)上述各實(shí)施例的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備中，采用Scheimpflug光學(xué)系統(tǒng)。然而,Scheimpf Iug光學(xué)系統(tǒng)的使用不是嚴(yán)格必需的。在本實(shí)施例中，使用遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。如圖13所示，例如，還可以采用攝像設(shè)備173'和照射光學(xué)系統(tǒng)172'。通過(guò)將CMOS圖像傳感器1732或CXD圖像傳感器的攝像面SI'和包括透鏡1731b'的主點(diǎn)的主平面S2'配置成平行來(lái)形成攝像設(shè)備173'。照射光學(xué)系統(tǒng)172'沿著覆蓋如下區(qū)域的平面S3'照射光，其中該區(qū)域是攝像設(shè)備173'的視野范圍(更優(yōu)選為攝像區(qū)域321中所配置的光接收元件的視野范圍)和透鏡1731b'的聚焦范圍。此夕卜，在采用這種光學(xué)系統(tǒng)的情況下，為了使入射到工件5的表面上的光聚焦，可以使圖13中的透鏡1731W的焦深大于圖4中的透鏡1731b的焦深。在使用這種結(jié)構(gòu)的情況下，可以使用三角測(cè)量原理來(lái)最佳地進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量。
[0072]其它實(shí)施例
[0073]在上述各實(shí)施例中，攝像設(shè)備173利用CMOS圖像傳感器；然而，還可以采用諸如C⑶圖像傳感器等的其它攝像設(shè)備。此外，還可以相結(jié)合地使用第二實(shí)施例的第二操作模式和第一操作模式。在這種情況下，例如在照射光學(xué)系統(tǒng)172的輸出是最大輸出、并且所有的攝像元件的光接收量等于或小于閾值的情況下，可以判斷為光學(xué)探測(cè)器17和工件5之間的距離不適當(dāng)并且入射光可能閃爍。此外，例如在坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備使用能夠識(shí)別光學(xué)探測(cè)器17的位置的其它結(jié)構(gòu)(例如，照相機(jī)、傳感器等)的情況下，還可以使用該結(jié)構(gòu)來(lái)識(shí)別光學(xué)探測(cè)器17和工件5之間的距離。
[0074]此外，在上述各實(shí)施例中，在工作臺(tái)11上配置有工件5，并且利用臂支撐構(gòu)件12a和12b、X軸引導(dǎo)件13、Y軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14、Z軸引導(dǎo)件15和Z軸臂16來(lái)控制光學(xué)探測(cè)器17的位置。然而，本發(fā)明不限于這種實(shí)施例，并且作為代替，可以應(yīng)用于使用三角測(cè)量法來(lái)獲得光學(xué)探測(cè)器17和工件5的位置的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備的各種實(shí)施例，諸如將光學(xué)探測(cè)器17安裝至多關(guān)節(jié)臂或機(jī)器人臂的最前端的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備、或者使用諸如照相機(jī)等的其它結(jié)構(gòu)來(lái)獲得光學(xué)探測(cè)器17的位置的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備。
[0075]另外，在上述各實(shí)施例中，利用柱面透鏡等來(lái)擴(kuò)展從光源所照射的光，由此生成沿著預(yù)定平面S3的照射光。然而，還可以通過(guò)例如利用掃描鏡(檢流計(jì)鏡、多面鏡等)掃描來(lái)自光源的光來(lái)生成沿著預(yù)定平面S3所照射的光。此外，在利用掃描鏡生成沿著預(yù)定平面S3所照射的光、并且采用CMOS圖像傳感器作為攝像設(shè)備173的情況下，可以使照射光的掃描的周期和利用CMOS圖像傳感器的攝像的周期同步。
[0076]注意，上述示例僅是為了說(shuō)明的目的而提供的，并且決沒(méi)有被構(gòu)造成對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。盡管已參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，這里已使用的詞語(yǔ)是用于描述和說(shuō)明的詞語(yǔ)，而不是用于進(jìn)行限制的詞語(yǔ)。在沒(méi)有背離本發(fā)明的各方面的精神和范圍的情況下，可以在如當(dāng)前陳述和修改的權(quán)利要求書(shū)的界限內(nèi)進(jìn)行改變。盡管這里已參考特定結(jié)構(gòu)、材料和實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不意圖局限于這里所公開(kāi)的細(xì)節(jié)；相反，本發(fā)明擴(kuò)展至諸如在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)等的在功能上等同的所有結(jié)構(gòu)、方法和用途。
[0077]本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可以在沒(méi)有背離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行各種改變和修改。
[0078]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0079]本申請(qǐng)要求2013年9月18日提交的日本專利申請(qǐng)2013-193501的優(yōu)先權(quán)，在此通過(guò)引用明確包含其全部?jī)?nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其具有非接觸型的探測(cè)器，非接觸型的所述探測(cè)器包括: 照射光學(xué)系統(tǒng)，用于向工件照射沿著預(yù)定平面的光； 攝像設(shè)備，其具有配置在攝像面上的多個(gè)攝像元件，并且用于從與所述預(yù)定平面上的位置不同的位置對(duì)所述工件進(jìn)行攝像；以及 控制器，用于響應(yīng)于所述攝像設(shè)備的輸出信號(hào)來(lái)控制所述照射光學(xué)系統(tǒng)， 其中，所述控制器被配置為判斷所述攝像面上的預(yù)定的攝像區(qū)域中所配置的攝像元件是否檢測(cè)到由于來(lái)自所述照射光學(xué)系統(tǒng)的照射光而入射到所述工件的表面上的入射光， 在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件檢測(cè)到所述入射光的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光點(diǎn)亮，以及 在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件沒(méi)有檢測(cè)到所述入射光的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光按預(yù)定周期進(jìn)行閃爍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中， 所述控制器還被配置為在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，判斷為所述攝像區(qū)域中所配置的攝像元件檢測(cè)到所述入射光，以及 所述控制器還被配置為在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中不存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，判斷為所述攝像區(qū)域中所配置的攝像元件沒(méi)有檢測(cè)到所述入射光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中， 所述控制器還被配置為根據(jù)在預(yù)定的監(jiān)視區(qū)域中檢測(cè)到所述入射光的攝像元件的位置，檢測(cè)所述探測(cè)器和所述工件之間的距離，其中所述監(jiān)視區(qū)域比所述攝像面上的預(yù)定的所述攝像區(qū)域?qū)挘约? 在所述攝像區(qū)域中所配置的攝像元件沒(méi)有檢測(cè)到所述入射光的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光按與所檢測(cè)到的距離相對(duì)應(yīng)的周期進(jìn)行閃爍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中，所述坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備能夠在第一選擇操作模式和第二選擇操作模式下進(jìn)行工作， 所述控制器還被配置為檢測(cè)所述攝像區(qū)域中所配置的各攝像元件的光接收量， 在所述第一選擇操作模式中，在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光點(diǎn)亮，并且在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中不存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光按預(yù)定周期進(jìn)行閃爍，以及在所述第二選擇操作模式中， 在所述攝像區(qū)域中的各攝像元件接收光時(shí)，在存在光接收量飽和的攝像元件的情況下，所述控制器減少下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度，并且在不存在光接收量飽和的攝像元件的情況下，所述控制器增加下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度，以及 進(jìn)一步，在所述攝像元件接收光時(shí)，在從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度達(dá)到最大強(qiáng)度、并且光接收量為閾值以下的情況下，所述控制器將下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度設(shè)置為最小強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中，所述坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備能夠在第一選擇操作模式和第二選擇操作模式下進(jìn)行工作， 所述控制器還被配置為檢測(cè)所述攝像區(qū)域中所配置的各攝像元件的光接收量， 在所述第一選擇操作模式中，在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光點(diǎn)亮，并且在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中不存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光按預(yù)定周期進(jìn)行閃爍，以及 在所述第二選擇操作模式中， 在所述攝像區(qū)域中的各攝像元件接收光時(shí)，在存在光接收量飽和的攝像元件的情況下，所述控制器減少下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度，并且在不存在光接收量飽和的攝像元件的情況下，所述控制器增加下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度，以及 進(jìn)一步，在所述攝像元件接收光時(shí)，在從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度達(dá)到最大強(qiáng)度、并且光接收量為閾值以下的情況下，所述控制器將下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度設(shè)置為最小強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中，所述坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備能夠在第一選擇操作模式和第二選擇操作模式下進(jìn)行工作， 所述控制器還被配置為檢測(cè)所述攝像區(qū)域中所配置的各攝像元件的光接收量， 在所述第一選擇操作模式中，在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光點(diǎn)亮，并且在所述攝像區(qū)域內(nèi)所配置的攝像元件中不存在光接收量大于閾值的攝像元件的情況下，所述控制器使從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光按預(yù)定周期進(jìn)行閃爍，以及 在所述第二選擇操作模式中， 在所述攝像區(qū)域中的各攝像元件接收光時(shí)，在存在光接收量飽和的攝像元件的情況下，所述控制器減少下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度，并且在不存在光接收量飽和的攝像元件的情況下，所述控制器增加下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度，以及 進(jìn)一步，在所述攝像元件接收光時(shí)，在從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度達(dá)到最大強(qiáng)度、并且光接收量為閾值以下的情況下，所述控制器將下一光接收期間從所述照射光學(xué)系統(tǒng)所照射的照射光的光強(qiáng)度設(shè)置為最小強(qiáng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一選擇操作模式是手動(dòng)操作所述探測(cè)器以執(zhí)行測(cè)量的手動(dòng)操作測(cè)量模式，而所述第二選擇操作模式是自動(dòng)操作所述探測(cè)器以執(zhí)行測(cè)量的自動(dòng)操作測(cè)量模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一選擇操作模式是手動(dòng)操作所述探測(cè)器以執(zhí)行測(cè)量的手動(dòng)操作測(cè)量模式，而所述第二選擇操作模式是自動(dòng)操作所述探測(cè)器以執(zhí)行測(cè)量的自動(dòng)操作測(cè)量模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一選擇操作模式是手動(dòng)操作所述探測(cè)器以執(zhí)行測(cè)量的手動(dòng)操作測(cè)量模式，而所述第二選擇操作模式是自動(dòng)操作所述探測(cè)器以執(zhí)行測(cè)量的自動(dòng)操作測(cè)量模式。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK104457609SQ201410478687
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】山縣正意 申請(qǐng)人:株式會(huì)社三豐